L'option spectrale STFT (Transformée de Fourier à court terme) fournit des informations spectrales de Fourier pour les données non stationnaires, c'est-à-dire pour les données dont l'information spectrale est affectée par le temps. La STFT est souvent utilisée pour évaluer si un signal est stationnaire ou non.

Type de spectre

Les informations du domaine fréquentiel peuvent être renvoyée dans une variété de formats. Dans le tableau suivant, Re est la composante réelle de la FFT réelle (simple face) d'un segment donné à une fréquence donnée, Im est la composante imaginaire, δF est l'espacement de fréquence du spectre, n est la taille du segment de données, δX est l'intervalle d'échantillonnage et σ² est la variance de l'ensemble de données.

Dans un graphique d'amplitude, vous voyez l'amplitude réelle des composantes sinusoïdales. Dans un graphique en décibels normalisés, le pic le plus élevé est à 0 dB, un pic à -3 dB aurait la moitié de la puissance et un pic à -6 dB aurait la moitié de l'amplitude. La DSP TISA (time-integral squared amplitude power) est l'intégrale réelle sous la courbe définie par le carré des données brutes.

Fenêtres

FlexPro propose une variété de fenêtres d'observation pour réduire les fuites spectrales. Le champ ajustement de la fenêtre permet de définir la largeur spectrale, et donc la plage dynamique, des fenêtres réglables. Ce champ sera désactivé pour les fenêtres fixes.

Cette procédure utilise normalement une fenêtre d'observation des données pour réduire les fuites spectrales et améliorer la résolution temporelle. La forte redondance qui découle d'un chevauchement important compense la perte d'informations aux limites de chaque fenêtre d'observation.

La liste déroulante Normalisation offre deux options pour normaliser après l'application de la fenêtre. La sélection de l'option Amplitude normalise le gain de la fonction fenêtre utilisée, c'est-à-dire que la somme de toutes les valeurs est divisée par leur nombre. Cela compense l'amortissement des amplitudes causé par l'application de la fenêtre. Ceci est particulièrement utile pour mesurer les pics dans le spectre. Si vous sélectionnez Puissance, la perte de puissance est compensée. Le rapport entre la somme des données au carré avant et après l'application de la fenêtre est utilisé comme facteur de normalisation. La puissance totale dans le spectre correspond donc toujours à la puissance des données avant l'application de la fenêtre.

Paramètres

La longueur de chaque segment, Longueur segment, et la quantité de chevauchement, Chevauchement %, sont essentielles pour obtenir un bon spectre STFT. Un haut degré de redondance est généralement recommandé. Avec le réglage Ecarts dans les échantillons, les données continuent d'être ignorées. Ce paramètre ne doit être sélectionné que pour les très longues séries temporelles dont le contenu spectral change lentement. La taille du segment doit être aussi petite que possible pour maximiser la résolution dans le temps, et aussi grande que possible pour maximiser la résolution en fréquence. Le compromis entre la résolution temporelle et la résolution fréquentielle est évident lorsque l'on travaille avec la STFT. La valeur par défaut de 0 fixe la longueur du segment au double de la racine carrée de la longueur des données, arrondie à la prochaine puissance de deux. Avec le chevauchement par défaut de 50%, cela conduit à environ deux fois plus de fréquences que de valeurs temporelles.

Pour permettre le rajout de zéro (zero padding), la longueur de la FFT peut être spécifiée séparément. Le rajout de zéro (zero padding) se produit lorsque vous définissez la longueur de la FFT à une valeur supérieure à la longueur du segment. Vous pouvez saisir 0 pour la longueur de la FFT afin de la régler sur la longueur du segment. Lorsqu'une fenêtre d'observation des données est utilisée, le rajout de zéro (zero padding) ne provoque que très peu de fuites spectrales. Le rajout de zéro (zero padding) est particulièrement utile pour interpoler les fréquences de crête avec cet algorithme, étant donné la perte de résolution encourue par la taille réduite des segments.

Options - Gamme maximale de dB et nombre de fréquences

Le champ Plage maximale en dB est activé uniquement pour les formats dB et dB normalisé. Une limite dB est utilisée pour fournir des limites pour la mise à l'échelle automatique de la plage Y du graphique ainsi que pour spécifier le gradient Y exact qui sera rendu. Veuillez saisir 0 dans ce champ pour spécifier une plage de dB illimitée.

La valeur Maximum STFT frequency values est utilisée pour définir le seuil de décimation par moyenne. Cette décimation est effectuée afin de maintenir une taille gérable pour le moteur de rendu 3D. Les spectres décimés conservent leur puissance, bien qu'il y ait une certaine atténuation des pics spectraux. Le maximum de 10 000 fréquences, permet une longueur de FFT de 20 000 - 1 sans décimation imposée. Veuillez entrer 0 dans ce champ si vous ne voulez pas réduire le nombre de fréquences. La taille de la grille STFT est le nombre de fréquences x le nombre de segments.

Options - Définir/effacer la référence (Assistant d'analyse uniquement)

Cette fonction vous permet de comparer différentes procédures et réglages spectraux. Vous pouvez afficher une copie du spectre actuellement affiché dans le volet inférieur en appuyant sur Définir référence. Ensuite, vous pouvez régler des paramètres supplémentaires qui affectent l'affichage dans le volet supérieur. Avec Suppr. référence, vous pouvez supprimer la copie et le signal horaire apparaîtra à nouveau.

Résultat

Traditionnellement, les tracés de contour STFT ont la fréquence comme variable horizontale et les tracés de contour CWT ont typiquement le temps comme variable horizontale. Afin de rendre la STFT et la CWT comparables, les deux orientations de tracé sont proposées.

En particulier pour l'évaluation des montées, vous pouvez spécifier un signal de vitesse mesuré de manière synchrone pour remplacer le temps dans le résultat par la vitesse. Dans ce cas, FlexPro attribue à chaque spectre la vitesse de rotation applicable au moment où il est capturé. Les spectres sont automatiquement triés dans le résultat en fonction de leur vitesse croissante.

Problèmes de mémoire

Pour le STFT, une FFT séparée est générée pour chaque segment. En tant que telle, la STFT est particulièrement susceptible d'utiliser la mémoire disponible. Le rajout de zéro (zero padding) entraîne des fréquences spectrales supplémentaires dont les amplitudes doivent être stockées en mémoire. Bien que FlexPro impose la décimation au-delà d'un nombre de fréquences spécifié, la grille de rendu peut encore être très grande et épuiser la mémoire du système. Lorsque cela se produit, Windows utilise le disque dur pour les opérations de mémoire. Une activité excessive du disque et des temps de traitement et de fermeture des procédures extrêmement lents sont les conséquences d'une mémoire physique insuffisante.

Pour économiser au mieux les ressources de mémoire avec la STFT, il convient de n'appliquer le tampon zéro aux segments qu'en cas de nécessité absolue, et seulement dans la mesure où cela est nécessaire pour la résolution de la fréquence. En outre, évitez les paramètres de chevauchement élevés qui entraînent un nombre important de segments. La relation avec le chevauchement n'est pas linéaire. Une augmentation modeste du chevauchement peut accroître considérablement le nombre de segments et la quantité de mémoire requise. Bien que FlexPro permette des chevauchements allant jusqu'à 90 %, les avantages sont généralement limités au-delà de 50 à 70 %.

Fonctions FPScript utilisées

STFTSpectrum

Voir aussi

Objets d'analyse

Option Analyse spectrale

Objet d'analyse Spectre temps-fréquence

Algorithme STFT

Analyse spectrale de Fourier

Fenêtre d'observation des données

Tutoriel sur l'analyse spectrale temps-fréquence